Устройство регистрации ударов и уколов при фехтовании Советский патент 1992 года по МПК A63B69/02 

Изобретение относится к устройствам регистрации уколов и ударов при фехтовании, преимущественно на электросаблях, и может использоваться на соревнованиях и тренировках.

Известно устройство для измерения параметров движения оружия фехтовальщика по авт.св. № 814373, которое содержит блок акселерометров, закрепленных по трем осям на гарде оружия, блок гигроскопических датчиков, блок интеграторов, функцио- нальный блок, сумматор и блок регистрации.

Это устройство не обеспечивает точной регистрации поражающего удара и укола. Кроме того, оно содержит большое количество элементов, что затрудняет практическую реализацию из-за значительного увеличения массы оружия.

Целью изобретения является повышение точности регистрации ударов и уколов.

Цель достигается введением 2х ортогонально закрепленных на гарде оружия датчиков регистрации, соединенных выходами с формирователем сигнала, выполнением датчиков в виде взаимодействующих между собой консольной балочки с грузом и контактной поверхности, расположенной под углом с зазором к грузу, центр масс которого смещен относительно продольной оси консоли, причем длина балочки, ширина Ь, толщина h, модуль упругости материала балочки Е, масса груза m и величина зазора А

b h5 E A связаны соотношениемг - . которое

для одной балочки выбирается равным 1, а для другой 5.

На фиг.1 изображена схема соединения устройства; на фиг.2 - конструкция устройства; на фиг.З - контактные поверхности по отношению к расположению консоли и груза (стрелкой X показана траектория движения груза).

Устройство регистрации ударов и уколов состоит из двух консольных балочек 1 и 2 с грузами 3 и 4 на концах, контактных

СЛ

С

vj

JGO (А JO

Ю

.

поверхностей 5 и 6, расположенных напро тив грузов в непосредственной близости от них, корпуса 7 и формирователя 8 сигнала. Балочки одним концом закреплены в плоском корпусе 7 и располагаются друг к другу взаимно перпендикулярно. Между грузом и контактными поверхностями образован зазор А. Консольная балочка с грузом и контактные поверхности образуют нормально разомкнутый контакт. Два таких контакта соединены параллельно, например, контактные поверхности соединены проводами 9 и подключены к формирователю сигнала, а консоли подключены к шине питания. Формирователь сигнала, например, выполнен в виде RC-цепи и усилителя. Конструктивно контактные поверхности могут быть изолированным от корпуса окислом или другим диэлектриком, например, выполнены в виде фольгированного стеклотекстолита (фиг.З). Формирователь выполняется, например, в виде мик-росборки и устанавливается на корпусе. Грузы на консолях имеют смещенный центр масс с на расстояние р относительно продольной оси балочки. Корпус с контактными поверхностями балочки и грузы могут быть выполнены из пластины кремния в виде моноблока по технологии микроэлектроники. В этом случае габариты устройства могут быть минимальными, а ха- рактеристики устройства (диаграмма чувствительности и пороги срабатывания) имеют максимальную стабильность. Груз на балоч- ках перемещается в направлении X наименьшей изгибной жесткости консоли. Контактные поверхности у груза наклонены под углом а друг к другу. Каждый груз на балочке имеет определенный предельный порог срабатывания к механическому импульсу, при достижении которого происхо- дит срабатывание устройства, т.е. замыкание электрической цепи. Экспериментально установлено, что порог (настройка) 5 - 25 g обеспечивает надежную регистрацию ударов и уколов с помощью устройства, установленного на гарде сабли. Меньшая величина настройки может вызвать ложное срабатывание при взмахах и вращениях сабли. Ударное ускорение (механический импульс) от удара или укола 5- 25 g вызывает деформацию грузом балочки на величину зазора А до касания грузом контактных поверхностей.

Для срабатывания устройства при настройке п 5 - 25 необходимо обеспечить, соотношение

bh3E A

16л2 Г3

1 -5

m

Это вытекает из рассмотрения зависимостей, которые определяют собственную частоту груза на консоли f, зазор А и порог срабатывания п:

1 л/Т, m

f

2л:

п,1,2с-А

nrvg

или А

где с - жесткость консоли (определяется ее геометрическими размерами и материалом с --g- );

m - масса груза;

1,2 - коэффициент, учитывающий дополнительное усилие в точке контакта; g - ускорение свободного падения. Отсюда

1с n nvg

4,8л2

Д п.

4л2 m 1 2 c

Таким образом произведение f2 А однозначно определяет порог срабатывания устройства. При этом

9,8

4,8 3,14

(5-25) «1-5,

С учетом параметров датчиков зависимость f А представляется в следующем виде:

4л2 с3т 16 л2 Р3 т Точная фиксация ударов и уколов обеспечивается при соотношении

Ьп3Е А

1 -5

16л2Ј3т

Соотношение выбирается равным 1 для балочки, устанавливаемой перпендикулярно продольной оси сабли а для балочки, устанавливаемой вдоль оси сабли, соотношение выбирается равным 5. Это обеспечивает надежную и точную регистрацию уколов, имеющих меньший механический импульс, и исключает ложные срабатывания от взмахов саблей.

Устройство работает следующим образом,

Устанавливается устройство в гарде сабли так, чтобы продольная ось балочки с меньшей настройкой располагалась перпендикулярно оси сабли, и соединяется через разъем с регистрирующим аппаратом, сигнализирующим световым индикатором об ударах (уколах). При ударе (уколе) по поражающей поверхности клинком электросабли силы инерции действуют на грузы, которые изгибают балочки в направлении меньшей жесткости и замыкают электрическую цепь консоль - груз - контактная поверхность. В зависимости от направления удара (укола) может сработать один или два контакта. При этом питание, подаваемое через разъем на нормально разомкнутые контакты, поступает на формирователь. В результате кратковременного замыкания контактов при ударе формируется электрический импульс на выходе формирователя, регистрируемый аппаратом (не показан).

Благодаря двум взаимно перпендикулярным балочкам с грузами со смещенным центром масс удается получить сферическую диаграмму направленности, т.е. чувствительность к удару в любом направлении. При действии ударного ускорения вдоль балочки 1 (фиг.2) замыкается цепь балочки 2, и наоборот, при действии ускорения вдоль балочки 2 срабатывает балочка 1. Ускорения в направлении, перпендикулярном рисунку, от силы nmg , приложенной к центру масс на расстоянии р от оси балочки, вызывают скручивание последней и замыкание электрической цепи по наклонной поверхности. Из фиг.2 видно, что действие ускорений на грузы в любом направлении приводит к срабатыванию устройства. Обычно уровень ускорений, действующих на устройство, при уколах несколько меньше, чем при ударах, поэтому одна консольная балочка с грузом, имеющая наименьшую настройку, но не меньше 5 (соотношение 1), устанавливается перпендикулярно оси сабли. Повышение надежности срабатывания достигается введением двух дублированных контактов с самозачищающимися поверхностями благодаря наклону контактных поверхностей. Малые размеры устройства (балочка ,-1-2 мм, ) на замыкание цепи и определенный порог срабатывания от механического импульса исключают случайные

срабатывания устройства от вращений и взмахов саблей при фехтовании и обеспечивают точную регистрацию нанесенного сопернику удара и укола. Размеры всего устройства с разъемом: диаметр 12 мм, высота 18 мм.

Изготовленная опытная партия устройства регистрации удара и укола прошла предварительные испытания в реальных условиях и показала высокую надежность при

фехтовании на саблях.

Формула изобретения Устройство регистрации ударов и уколов при фехтовании, содержащее оружие фехтовальщика, на гарде которого ортогонально закреплены два датчика регистрации, выходами соединенные с формирователем сигнала, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности регистрации, каждый датчик регистрации

выполнен в виде взаимодействующих между собой электропроводной консольной балочки с грузом, со смещенным центром массы относительно продольной оси консоли и контактной поверхности, расположенной под углом с зазором к грузу, причем длина tбалочки, ширина Ь, толщина h, модуль упругости материала балочки Е, масса груза m и величина зазора Д связаны соотношением

bh3E Д

и при этом для одной консольной балочки соотношение равно 1, а для другой 5.

40

Устройство содержит балочки с грузами, консольно закрепленные и перпендикулярно расположенные друг к другу с грузами на концах и изолированные контактные поверхности. Электрические цепи, консольная ба- лочка с грузом и контактные поверхности разделены зазором. Кроме того, произведение зазора на квадрат собственной частоты балочки выбирается для одной балочки с грузом ближе к нижнему пределу, а для другой - к верхнему. 3 ил.

ipt/e.i

7

А -А

Фиг. 2